翻译团队成员介绍:Alex
Alex,英语爱好者,现在洛阳工作 。
文章:更好解释 。com/articles/直观理解正弦波/
译者:Alex校对:飞向大海
正弦与微积分 Geeking Out With Calculus用微积分描述正弦曲线/正弦波 。像e一样,正弦波可以分解成更细微的波动:
正弦波从0开始以单位速度增长此过程中,一个相反的加速度企图将它拉回原点如何理解这个过程?这些力是如何改变正弦波离原点的距离的?
初始推力使得距离线性增长:y (离原点距离) = x (时间)随时受到一个大小为 -x 的反方向作用力 。通过双重积分,将负的加速度转换为距离:
加速度对距离的影响就像上面例子中加薪对银行账户的影响一样 。“涨工资”必然改变收入,进而改变银行账户(两种改变是累积的) 。
所以不难猜测x秒后的正弦值是x(初始值)减去x/3!(负加速度的影响):
不过,好像有点不对劲——正弦是一个平滑的过程,不会突然下降!e是通过“增长产生增长”的模式逐渐增加的,正弦本质上也是一样的 。“反作用”使正弦离原点的距离减少x/3!而这种‘还原’又产生了另一种‘反作用’ 。观察弹簧,不难发现拉伸的弹簧向平衡点移动,但向下反弹时会越过平衡点,然后会产生一个向上的拉力(同理,弹簧向上反弹时也会越过平衡点) 。疯狂的春天!
每个“反作用力”都需要考虑:
y = x是初始状态,产生一个“反作用力”y = -x3/3!,产生一个“反作用力”y= x^5/5!,产生一个“反作用力”y = -x^7/7! ,产生一个“反作用力”......
正弦波的优化模型和E一样,正弦可以描述为一个无穷级数:
当我把正弦看成初始推力和反作用力的组合时,这个公式就很好理解了 。初始推力(y=x,正方向)最终会被反作用力超越,这个反作用力最终会被自身的反作用力超越,如此循环往复,永无止境 。
余弦与微积分 - The Calculus Of Cosine余弦是位移后的正弦 。既然你已经理解了正弦,余弦当然不在话下!
正弦:开始于0,初始推力为 y = x (100%)余弦:开始于1,无初始推力
所以,开始时,余弦停留在1,等待反作用力推动:
同样,我们通过对-1的二重积分得到第一个反作用力-x/2! 。这个反应产生第二个反应,第二个反应产生第三个反应...结果是下面的公式:
定义3:微分方程 - Definition 3: The Differential Equation上面的公式用一个特定的等式描述了正弦 。事实上,更简洁的方法是使用微积分方程:
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